BAB II TINJAUAN PUSTAKA

6

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Udara

Setiap makhluk hidup di muka bumi sangat membutuhkan udara, karena udara merupakan salah satu elemen penting untuk setiap makhluk dapat bertahan hidup terutama manusia. Udara tidak dapat dilihat namun dapat dirasakan keberadaannya. Udara merupakan sekumpulan gas yang terkandung di dalam lapisan bumi. Terdapat sekitar 5,8 miliar ton udara di sekitar planet bumi.

Semakin menjauhi bumi, semakin kecil tingkat kepadatan udara. Makhluk hidup dapat menghirup udara dengan jarak tidak lebih dari 10 km dari permukaan bumi.

Ilmuan memperkirakan sekitar 95% makhluk hidup di bumi telah mendapatkan lapisan udara dengan ketebalan 3 kilometer di atas permukaan bumi [6].

Udara yang dibutuhkan setiap makhluk hidup di muka bumi tentunya adalah udara bersih yang dimana di dalamnya mengandung gabungan dari beberapa jenis gas dalam komposisi dengan batas normal. Salah satunya adalah gas oksigen (O²) yang berperan penting untuk keberlanjutan kehidupan selutuh makhluk hidup, terutama manusia.

Namun, seiring perkembangan zaman, kualitas udara kian menurun yang diakibatkan kian banyaknya aktivitas manusia yang tidak ramah lingkungan.

Perubahan tersebut dapat berupa penambahan ataupun pengurangan komponen pada komposisi udara bersih atau biasa disebut perubahan kimiawi. Secara umum pencemaran udara yaitu ketika terdapat satu atau beberapa zat kimia, zat fisik atau biologi yang berbentuk gas atau partikel dalam jumlah yang membahayakan kesehatan makhluk hidup di atmosfer bumi. Berikut ini adalah nilai parameter yang menunjukan udara yang bersih dan tercemar.

7 Tabel 2.1 Nilai dan Kategori Indeks Standar Pencemar Udara [7]

Indikator Udara Bersih Udara Tercemar

Partikel debu 0.01 hingga 0.02 mg/m3 0.07 hingga 0.7 mg/m3 Sulfur oksida (SO2) 0.003 hingga 0.02 ppm 0.02 hingga 2 ppm Karbon monoksida (CO) Kurang dari 1 ppm 5 hingga 200 ppm Nitrogen dioksida (NO2) 0.003 hingga 0.02 ppm Di atas 0.02 ppm

Karbon dioksida (CO2) 310 hingga 330 ppm Di atas 350 ppm Hidrokarbon (HC) Kurang dari 1 ppm 1 hingga 20 ppm

2.2 Karbon Monoksida (CO)

Merupakan suatu polutan udara yang mudah dijumpai terutamanya pada ruangan tertutup, yang dimana gas tersebut adalah gas hasil pembakaran yang dikeluarkan berupa gas buang. Karbon monoksida cenderung bersifat tidak beraroma, tidak berwujud secara kasat mata, dan tidak berasa. Akan tetapi gas tersebut sangat berbahaya dan berdampak buruk terhadap kesehatan manusia karena akan membuat haemoglobin darah akan mengikat karbon monoksida karena gas tersebut memiliki kecenderungan tinggi untuk membentuk suatu ikatan kimia[8]. Hal tersebut dapat terjadi karena kestabilan ikatan gas tersebut dengan haemoglobin 200 kali lebih besar dibandingkan dengan oksigen sehingga peran haemoglobin sebagai pengangkut oksigen yang dibutuhkan oleh tubuh akan terganggu. Berikut ini adalah efek gas karbon monoksida pada kesehatan.

Tabel 2.2 Efek Gas Karbon Monoksida Pada Kesehatan[3]

Kadar Karbon Monoksida (ppm)

Gejala efek

10 Tidak bergejala

70 Tidak terdapat efek

serius, hanya sesak nafas ketika melakukan aktivitas berat, rasa tidak

8 nyaman pada dahi,

pembuluh darah pada kulit melebar

120 Sesak nafas ketika

melakukan aktivitas sedang, sesekali pusing

dengan denyutan pada pelipis

220 pusing, emosi

meningkat, mudah letih, penglihatan terganggu 350 – 520 Pusing, kebingungan,

kolaps, pingsan 800 – 1220 Tidak sadarkan diri,

kejang, gagal napas, kematian jika terpapar dengan waktu yang lama

1950 Fatal

Batas aman pemaparan karbon monoksida pada tubuh yaitu pada angka 35 ppm dengan durasi 8 jam perhari, sedangkan nilai dapat membahayakan kesehatan secara langsung adalah pada angka 1500 ppm [3].

2.3 Asap

Asap adalah suspensi partikel yang berukuran sangat kecil (aerosol) di udara yang dihasilkan dari sebuah residu pembakaran tidak sempurna atau dapat dalam kata lain asap sebagai produk sampingan dari suatu proses pembakaran.

Pada proses pembakaran oksigen sangat berperan untuk proses oksidasi, munculnya asap adalah akibat dari kurangnya oksigen saat proses pembakaran sehingga menimbulkan pembakaran tidak sempurna. Sedangkan apabila proses pembakaran sempurna yang dilakukan dengan oksigen yang cukup akan menghasilkan uap air dan karbon dioksida (CO2).

9 Di dalam asap terkandung beberapa senyawa kimia yang dapat mengganggu kesehatan, salah satunya adalah karbon monoksida (CO). Asap adalah satu dari sekian penyebab masalah kesehatan, terutama di dalam ruangan tertutup yang tidak memiliki sistem pertukaran udara yang memadai.

2.4 Internet of Things (IoT)

Pada dasarnya adalah sebuah teknologi yang memungkinkan suatu alat atau barang fisik lainnya dengan jaringan internet dapat saling terhubung. Hal ini memungkinkan mesin dan aktuator dapat bertindak berdasarkan informasi terbaru yang diperoleh untuk melakukan kinerjanya sendiri sehingga diperoleh sebuah data yang akan ditampilkan pada sebuah media pengumpul data yang dapat dikontrol dari jarak jauh.

Gambar 2. 1 Konsep Internet Of Things [9]

Dalam perkembangannya internet of things telah banyak digunakan pada berbagai lini sektor kehidupan. Istilah Internet of Things pertama kali disebutkan oleh Kevin Asthon, co-founder and executive director of the Auto-ID Center pada sebuah presentasinya di Massachusetts Institute of Technology pada tahun 1999, dan mulai saat itulah istilah tersebut dikenal [9].

2.5 NodeMCU esp8266 v2

NodeMCU esp8266 v2 merupakan sebuah perangkat keras elektronik opensource platform IoT yang berfungsi sebagai pengendali mikro yang dibuat untuk memudahkan suatu simulasi elektronik yang menggunakan bahasa

10 pemrograman Lua atau juga dapat menggunakan sketch perangkat lunak arduino IDE untuk pembuatan prototipe IoT. NodeMCU esp8266 v2 memiliki kelebihan pada ukuran board yang sangat kecil sehingga lebih dapat mengefesiensi tempat.

Walaupun memiliki ukuran yang sangat kecil akan tetapi di dalamnya telah tertanam fitur Wi-Fi dan chip komunikasi USB to serial yang memungkinkan penggunaannya hanya memakai kabel USB.

Gambar 2. 2 NodeMCU esp8266 v2 Pin out

NodeMCU esp8266 v2 memiliki 13 pin input dan output (GPIO) dan 1 pin input input (ADC). modul ini mengintegrasikan GPIO, PWM, ICC, 1-Wire, dan ADC dalam satu board. Modul ini juga telah tertanam prosesor dan memori, dan dalam penggunaannya NodeMCU esp8266 v2 membutuhkan daya 3.3v.

2.6 Catu Daya

Catu daya adalah suatu perangkat pemasok energi listrik untuk beban listrik dari sumber daya listrik yang ada. Catu daya memasok arus dan tegangan sesuai dengan kebutuhan beban listrik yaitu tegangan AC ataupun DC. Pada umumnya, konstruksi rangkaian penyusun catu daya adalah berupa trafo sebagai penyearah, dan penghalus tegangan.

11 Gambar 2.3 Catu Daya

Pada pembuatan prototipe alat ini, digunakan catu daya berupa adaptor DC 5v yang mendekati tegangan 3.3v untuk NodeMCU dan adaptor DC 12v untuk fan DC dan buzzer. Catu daya ini mentransformasi tegangan AC yang bersumber dari sumber daya listrik yang ada menjadi tegangan DC yang dihubungkan dengan NodeMCU esp8266 v2 dan fan DC sekaligus buzzer. Penyusun adaptor DC berupa trafo sebagai pengubah besaran tegangan dan arus sesuai kebutuhan, penyearah arus, penapis dan regulator sebagai penstabil.

2.7 Sensor MQ-7

Sensor MQ-7 adalah sebuah sensor pendeteksi keberadaan kadar gas CO yang merupakan kandungan gas yang banyak dijumpai pada asap pembakaran tidak sempurna. Modul sensor ini mampu melakukan pengukuran kadar karbon monoksida dengan jarak pengukuran antara 20 – 2000 ppm. Dalam pengoperasiannya, dibutuhkan catu daya 5V AC atauun DC untuk heater, dan 5V DC untuk rangkaian.

Gambar 2. 4 Sensor MQ-7

12 Penyusun sensor MQ-7 yaitu berupa gabungan dari susunan keramik mikro (AL2O3), timah dioksida (SnO2), serta elektroda pengukur dan heater terlapisi kulit dari plastik dan permukaan jaring stainless steel. Pemanas atau heater berperan sebagai pemanas sensor agar pada posisi kerja komponen sensitif pada sensor. Modul sensor ini memiliki 6 buah pin yang dimana empat pin untuk mengambil sinyal, serta dua pin sebagai penyedia arus heater.

2.8 LCD 16x2

Yaitu display elektronik untuk menampilkan berbagai karakter teks dengan menggunakan arus yang relatif rendah dan memanfaatkan kristal cair untuk penampil utama [7]. Komponen ini bekerja dengan menggunakan teknologi CMOS logic dengan merefleksikan cahaya di sekitarnya terhadap front-lit atau mentransmisikan cahaya dari back-lit[9]. LCD tersusun antara campuran kaca transparan dengan elektroda indium oksida transparan yang berbentuk layar seven-segment dan lapisan elektroda di bagian belakangnya.

Pada saat elektroda dioperasikan menggunakan tegangan, maka molekul organik menempatkan diri dengan elektroda segmen tersebut, lapisan sandwich mempunyai polaritas vertikal depan sedangkan polaritas cahaya horizontal kebelakang, kemudian muncul lapisan pemantul. Molekul yang telah menyesuaikan diri tidak mampu dilewati oleh cahaya yang dipantulkan sehingga segmen yang dioperasikan tampak gelap dan membentuk karakter yang akan dimunculkan.

Gambar 2. 5 LCD 16x2

Peneliti menggunakan LCD dot matrik 16x2 pada perancangan prototipe ini, yang dimana memiliki display 2 susun kolom vertikal dan 16 baris horizontal. Terdapat 16 pin dimana 8 pin sebagai jalur data, 3 pin sebagai jalur

13 kontrol, dan 5 pin lainnya untuk daya yang dibutuhkan. Akan tetapi pada perancangan prototipe ini, digunakan modul I2C untuk penyederhanaan pin menjadi 4 pin untuk serial komunikasi, 2 pin untuk transfer data dan 2 pin tegangan input.

2.9 I2C

Adalah standar serial komunikasi dua arah yaitu pengiriman atau penerimaan data. Pada sistem komunikasi I2C digunakan 2 saluran utama, yaitu SCL (Serial Clock) dan SDA (Serial Data). Perangkat yang dikoneksikan dengan I2C akan difungsikan sebagai master ataupun slave, yang artinya master merupakan perangkat pertama yang mengirim data dengan membuat sinyal stop sekaligus membuat sinyal clock, sedangkan slave merupakan perangkat penerima alamat dari master.

Gambar 2. 6 Modul I2C

Pada pembuatan prototipe alat ini, I2C dapat dikoneksikan dengan NodeMCU esp8266 v2 yang telah mendukung protokol I2C yaitu saluran komunikasi SDA dan SCL.

2.10 Buzzer

Merupakan komponen alarm peringatan yang bekerja dengan mengeluarkan gelombang suara dengan cara menjadikan getaran listrik untuk merubahnya menjadi getaran suara. Komponen ini relatif menggunakan daya yang rendah, dan di dalamnya terbentuk dari kumparan pada diafragma buzzer, buzzer bekerja ketika kumparan tersebut terdapat aliran listrik yang mengalir lalu di dalam buzzer akan terjadi pergerakan mekanis pada diafragma sehingga

14 mengakibatkan getaran udara dan perubahan energi dari energi listrik menjadi suara.

Gambar 2. 7 Buzzer

2.11 Exhaust Fan

Merupakan kipas dimana umumnya berperan sebagai sirkulasi udara pada ruangan, hal tersebut dimaksudkan agar selalu ada pergantian udara setiap saat sehingga kualitas udara di dalam ruangan tetap terjaga. Exhaust fan bekerja dengan menghisap udara dari dalam ruangan kemudian menggantikannya dengan menarik udara baru dari luar ruangan ke dalam ruangan. Perangkat ini dapat juga berperan juga sebagai pengatur volume udara yang akan disirkulasikan ke ruangan [10].

Gambar 2.8 Kipas DC

Pada pembuatan protoipe alat ini, digunakan kipas DC 12 V sebagai permodolan exhaust fan yang berfungsi sebagai pensirkulasi udara kotor.

Komponen penyusun utama dari kipas DC adalah motor DC yang berperan sebagai penggerak kipas DC.

15 2.12 Relay

Relay adalah komponen yang berperan sebagai sakelar yaitu pemutus dan penghubung tegangan dan arus listrik. Ada dua komponen pada relay, yaitu komponen elektromagnetik dan juga kontak point atau sakelar.

Gambar 2. 9 Relay

Gambar 2.10 Prinsip Kerja Relay

Berdasarkan gambar 2.10 Dapat diketahui prinsip kerja relay yaitu sebuah kumparan dililitkan pada sebuah inti besi yang memiliki fungsi sebagai pengendali besi tersebut. Ketika kumparan diberi arus, maka gaya elektromagnet muncul lalu menarik armature yang akan memindahkan posisi yang dimana sebelumnya NC (Normally Close) berpindah ke posisi baru NO (Normally Open) dan kemudian akan menjadi saklar yang menghantarkan arus listrik. Apabila armature tidak teraliri arus, maka akan ke posisi awal yaitu sebagai NC (Normally Close).

16 Pada pembuatan prototipe alat ini, peneliti menggunakan relay 5 V dengan satu channel output. Relay akan berperan sebagai sakelar ketika menerima data dari pengendali mikro untuk mengendalikan kipas DC atau buzzer.

2.13 Kabel Jumper

Kabel jumper adalah sebuah komponen elektronika yaitu berupa kabel elektrik sebagai konduktor listrik untuk menyambungkan listrik yang di setiap ujung kabel terdapat pin konektor yang berperan sebagai penghubung antara dua komponen, umumnya kabel jumper digunakan untuk pembuatan prototipe.

Terdapat dua jenis konektor pada kabel jumper, yaitu konektor female atau konektor betina dan konektor male atau konektor jantan.

Gambar 2.11 Kabel Jumper

2.14 Arduino IDE

Merupakan software pembuatan program rangkaian atau papan mikrokontroler dengan menggunakan bahasa pemrograman C. Software tersebut tersedia beragam library yang dapat digunakan dengan rangkaian atau papan mikrokontroler yang sedang digunakan. Output dari software ini memiliki format ekstansi file yaitu .ino. Tersedia fitur pemeriksaan yang akan membantu mendeteksi kesalahan dalam penulisan kode program.

17 Gambar 2. 12 Arduino IDE

Untuk menggunakan perangkat lunak ini langkah-langkah yang harus dijalankan yang pertama adalah dengan manambahkan board khusus papan mikrokontroler yang digunakan dengan versi ter-update. kemudian memilih board yang telah ditambahkan di bagian menu tools. Kemudian setelahnya aplikasi ini dapat dioperasikan untuk upload kode program ke papan mikrokontroler yang digunakan.

2.15 Telegram

Telegram adalah salah satu aplikasi pesan instan yang memungkinkan penggunanya untuk berkirim teks, gambar, audio, video, file dokumen, bahkan dapat melakukan panggilan suara maupun panggilan video. Kelebihan telegram adalah dapat digunakan di berbagai perangkat yang berbeda pada saat yang bersamaan. Telegram menggunakan sistem keamanan ganda pada pesan yang dikirim melalui ruang obrolan yaitu berupa enkripsi end-to-end yang dapat mencegah pengaksesan data percakapan oleh pihak lain selain pengguna itu sendiri.

18 Gambar 2.13 Telegram

Telegram menyediakan layanan API (Application Programming Interface) untuk penggunamya yang bersifat open source. Tersedia 2 bentuk API Telegram, Salah satunya adalah Telegram Bot API, jenis API yang dapat digunakan penggunanya untuk mengembangkan suatu Bot dengan interface HTTP (HyperText Transfer Protocol).

2.15.1 Telegram Bot API

Telegram Bot API Bot merupakan salah satu layanan Telegram yang bersifat open source yang artinya memungkinkan penggunanya untuk membangun sebuah Bot Telegram dan tidak diperlukan nomor telepon untuk mengembangkan Bot Telegram.

Akun Bot Telegram menjalankan fungsi antarmuka sesuai dengan program yang telah dikembangkan. Bot Telegram mampu membalas pesan yang dikirimkan sesuai dengan pesan perintah yang telah dikonfigurasi dalam Bot tersebut. Telegram Bot API dapat terhubung dengan sistem Telegram dengan menggunakan antarmuka berbasis HTTP.